CN103505819A - 基于3d打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法 - Google Patents

基于3d打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法 Download PDF

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Abstract

调强装置是肿瘤放射调强治疗的一种重要手段，临床调强装置主要有多叶光栅和补偿器两种，临床实验表明，采用补偿器可以获得比多叶光栅更好的剂量分布、剂量计算简单、易于验证、治疗简便。临床上目前制作补偿器的主要方法是使用自动铣磨机，由于需要专门的技术，不便于临床工作人员使用，一般委托医院以外的加工单位加工，因此相对的制作时间长，成本高。为了解决现有技术采用自动铣磨机加工补偿器对临床工作人员很不方便、相对的制作时间长、成本高的问题，本发明提出了采用3D打印机制作调强补偿器的方法。与现有技术相比，本发明在医院科室内部就可以制作调强补偿器，具有操作简单、易于临床工作人员使用、价格便宜、制作时间短的优点。

Description

基于3D打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法
技术领域
本发明涉及肿瘤放射治疗调强补偿器制作，具体地说是基于3D打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法。 
背景技术
调强装置是肿瘤放射调强治疗的一种重要手段，目前，临床调强装置主要有多叶光栅和补偿器两种，使用多叶光栅的调强放疗优势是自动化程度较高，不过也存在计算复杂、耗时较长、效率低下、质量控制和质量保证复杂、需要的辅助设备昂贵等缺点。而采用补偿器的调强治疗，临床实验表明可以获得比多叶光栅更好的剂量分布、剂量计算简单、易于验证、治疗简便、成本低。 
临床上目前制作补偿器的主要方法是使用自动铣磨机，直接加工出金属补偿块；或先加工出阴模，然后采用浇铸成型，或向阴模中装入合金粉末或颗粒。但是由于自动铣磨机的使用需要专门的技术，对临床工作人员很不方便，因此一般委托医院以外的加工单位加工，因此相对的制作时间长，成本高。 
作为一项创新技术，3D打印机近年来在工业快速成型、医疗义肢制作等领域获得应用，3D打印技术已经受到越来越广泛的重视，随着桌面3D打印机及打印材料价格的不断下降，3D打印技术正在向实用化方向迈进。 
发明内容
为了解决现有技术所采用的自动铣磨机加工补偿器的方法对临床工作人员很不方便、相对制作时间长、成本高的问题，本专利提出了采用3D打印机制作调强补偿器的方法。 
步骤1：使用放射治疗计划系统计算每个调强束的注量分布图。 
步骤2：然后将调强束注量分布图转化为3D打印机格式文件。 
步骤3：使用3D打印机打印出调强补偿器阴模。 
步骤4：将合金粉末或颗粒装入补偿器阴模并封装。 
步骤5：对制作好的补偿器进行验证。如有偏差则重复步骤4，保证验证对比满足误差要求。 
治疗时，将制作好的补偿器置于治疗机(医用直线加速器、钴-60机治疗头下方)固定好。 
与现有技术相比，本专利在具有3D打印设备的医院科室内部就可以制作调强补偿器，具有操作简单、易于临床工作人员使用、价格便宜、制作时间短的优点。 
附图说明
图1是本专利制作调强补偿器的方法示意流程图。 
图2是采用放射治疗计划系统计算出的5个调强束的注量分布图。 
图3是3D打印机STL文件格式。 
图4是计算的调强束注量分布图。 
图5是实测的调强束注量分布图。 
具体实施方式
以下的实例是结合放射治疗计划系统，实现基于3D打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法 
1、使用放射治疗计划系统设计调强治疗计划。 
2、优化计算得到的各调强束的注量分布图。见图2。 
3、根据公式(1)将各辐射束注量分布图转化为塞罗本德合金颗粒(大小为20目)的厚度，并保存为3D打印机STL格式文件(见图3)。 
T ( I ) = - HVL 0.693 ln ( I I o ) - - - ( 1 )
T为补偿器厚度，HVL为塞罗本德合金颗粒半价层，I0为注量分布最大值，I为待转化注量分布值。 
4、打印输出阴模。 
5、将大小为20目的塞罗本德合金颗粒装入补偿器阴模并封装。 
6、对制作好的补偿器进行验证。见图4，图5。 
7、上述实例采用Z Corp的Zprinter 350 3D打印机打印补偿器阴模。 
8、每个补偿器平均制作时间为2小时，约为传统制作时间的1／20。 

Claims (5)

1.一种基于3D打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法，其特征在于包括以下步骤：
使用放射治疗计划系统计算每个调强束的注量分布图；
将调强束注量分布图转化为3D打印机格式文件；
使用3D打印机打印出调强补偿器阴模；
将合金粉末或颗粒装入补偿器阴模并封装；
对制作好的补偿器进行验证。
2.根据权利要求1所述的补偿器制作方法，其特征在于所述的使用放射治疗计划系统计算每个调强束注量分布图包括以下步骤：
使用放疗计划系统对所选的患者(或体模)设计调强治疗计划；
计算每个调强束的注量分布图；
保存每个调强束的注量分布图。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述的将每个调强束注量分布图转化为3D打印机格式文件包括如下步骤：
根据调强束注量分布图像素值与合金粉末或颗粒厚度的对应关系，将注量分布图的像素值转化为对应的打印厚度；
将转换后的厚度数据保存为打印机可以识别的文件格式，如STL等。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所述的装入并封装到补偿器阴模的合金粉末或颗粒材料可以是钨、铜、锡、钢等。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于所述的对制作好的补偿器进行验证包括如下步骤：
使用影子盘或其它附件装置将补偿器固定到治疗机治疗头下方；
将治疗机臂置于零度位置；
在等中心处放置平板探测器或胶片；
将实测的剂量分布与采用计划系统计算的剂量分布进行对比；
如有偏差则重新装入合金粉末或颗粒，保证验证对比满足误差要求。
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